Question

【題目】同學們在學習過程中了解到，CO、H2、C都是具有還原性的物質，在一定條件下能還原氧化鐵或氧化銅等物質，在老師的指導下，全班同學分成了三個實驗小組進行實驗。

(一)甲組同學對煉鐵產生了興趣，他們所用的藥品和裝置如圖所示 (雜質不參與任何反應)。請回答有關問題：

(1)組裝好實驗裝置后，應先進行的操作是_______，再裝入藥品。實驗開始時，先通一會 CO，作用是_____。

(2)實驗進行一段時間后，玻璃管A中出現的主要現象為________，A 裝置中反應的方程式為_____________。

(3)停止加熱后，還要再通一會兒CO，除了將A裝置中的CO2送入 B 裝置的溶液中，另一個作用是______。

(4)若將B裝置改成C虛線方框內裝置，則該裝置還起到的作用是________。

(5)若反應過程中裝置A固體質量的變化情況如圖所示，則所取氧化鐵樣品中Fe2O3的質量為__________g。

(二)乙組同學設計了下圖所示的裝置，測定水的組成 (雜質不參加反應，已知濃硫酸具有吸水性，假定A、C裝置能完全吸收相應的物質)。

反應后測得B中玻璃管 (含藥品)質量減少ag，C中洗氣瓶 (含藥品)質量增加 bg。請回答有關問題：

(1)請用含 a、b的式子表示出水中氫、氧元素的質量比為__________

(2)下列因素中，對測定結果無影響的是_______ (填序號)。

A．玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應 B．缺少A 裝置

C．氧化鐵不干燥 D．有部分氧化鐵被還原成了四氧化三鐵

(三)丙組同學利用如圖所示的裝置進行了木炭還原氧化銅的實驗探究，并利用鐵絲網罩集中火力，以獲得反應所需的高溫。

（提出問題）

木炭還原氧化銅產生什么氣體？

（提出猜想）

根據反應前后元素組成不變，產生的氣體有三種情況：

①CO；②CO2；③____________

（設計方案）實驗前后分別對試管和燒杯里的物質進行稱量，數據設計如下：

稱量對象	反應前質量	反應后質量	質量差
試管+固體混合物	M1	M2	△m1 即(M1-M2)
燒杯+澄清石灰水	M3	M4	△m2 即(M4-M3)

(1)若△m2=0，說明反應產生的氣體不能被澄清石灰水吸收，則猜想_____________成立。

(2)若猜想②正確，理論上△m1與△m2的關系是：△m1___________△m2(填“＞”、“＜”或“=”)。

（實驗并記錄）實驗得到的數據如下表：

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稱量對象	反應前質量	反應后質量	質量差
試管+固體混合物	69.8g	65.4g	△m1
燒杯+澄清石灰水	118.8g	122.6g	△m2

用以上實驗數據分析，結果應該是猜想_______成立。根據這個結論，該實驗裝置的缺陷是__________。

（反思與評價）經查閱資料知道：木炭還原氧化銅產生CO2氣體，該反應的化學方程式為：_______。

本次實驗結果與資料顯示不一致，你覺得可能原因是_________ (填序號)。

A．裝置漏氣 B．生成的CO2 部分與過量的C反應生成了CO

C．裝置內還殘留有CO2氣體未被吸收

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 排凈空氣防爆炸 紅色固體變黑 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 防倒吸/防氧化 收集CO防污染 8 AD CO和CO2 ① = ③ 尾氣未處理 2CuO+C2Cu+CO2↑ ABC

【解析】

（一）（1）組裝好實驗裝置后，應先進行的操作是檢查裝置氣密性，再裝入藥品。實驗開始時，先通一會 CO，作用是排凈空氣防爆炸。

（2）實驗進行一段時間后，玻璃管A中的氧化鐵被CO還原為Fe單質，因此會看到玻璃管A中的固體物質由紅棕色變為黑色，在A裝置中反應的方程式為3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

（3）停止加熱后，還要再通一會兒CO，除了將A裝置中的CO2送入B裝置的溶液中，另一個作用是防止Fe在熱的空氣中再被氧化為Fe2O3；同時由于裝置氣體溫度降低，壓強減小，澄清石灰水可能會被倒吸至A，使容器炸裂，即通入CO的作用是防止氧化和防倒吸。

（4）CO有毒，應進行尾氣處理，若將B裝置改成C 虛線方框內裝置，則該裝置還起到的作用是收集CO，防止污染大氣的作用。

（5）若反應過程中裝置A固體質量的變化情況如圖所示，固體減少的質量即氧化鐵中氧元素的質量：13.6g－11.2g=2.4g，設氧化鐵的質量為x，則，x=8g，則所取氧化鐵樣品中Fe2O3的質量為8g。

（二）（1）反應后測得B中玻璃管 (含藥品)質量減少ag是氧元素的質量，C中洗氣瓶 (含藥品)質量增加 bg包含氧元素和氫元素，故水中氫、氧元素的質量比為。

（2）A、玻璃管中的氧化鐵沒有完全反應，不會影響氫、氧元素的比例關系，故A正確； B、缺少A 裝置，則會造成水的質量偏大，而計算的氧元素取決于固體減少的質量，會造成氫、氧質量比偏大，故B錯誤；

C、氧化鐵不干燥，加熱過程中導致測得減少的固體質量比氧化鐵中氧元素的質量偏大，而且測得水的質量也不準確，故C錯誤；

D、有部分氧化鐵被還原成了四氧化三鐵，不會影響氫、氧元素的比例關系，故D正確。故選AD。

（三）[提出猜想]木炭還原氧化銅產生什么氣體應可能有：①CO；②CO2；③CO和CO2三種情況；

[設計方案]（1）因CO不溶于水，CO2溶于澄清石灰水中。△m2=0，說明反應產生的氣體不能被澄清石灰水吸收，該氣體是CO，所以猜想①成立；

（2）因CO不溶于水，CO2溶于溶于澄清石灰水中，若猜想②正確，理論上△m1與△m2相等，即：△m1=△m2；

[實驗并記錄]根據實驗數據得到，△m1 = M1－M2=69.8g－65.4g=4.4g；△m2=M4 -M3 =122.6g-118.9g=3.7g，△m2≠0且△m1 ≠△m2 ，因此猜想①②均不正確，猜想③成立。

[反思與評價]經查閱資料知道：木炭還原氧化銅產生CO2氣體，該反應的化學方程式為：CuO+C2Cu+CO2↑。

本次實驗結果與資料顯示不一致，你覺得可能原因是

A、若裝置漏氣，對△m1沒有影響，但生成的CO2 部分漏出，造成△m2偏低，故A正確；

B、若生成的CO2部分與過量的C反應生成了CO，會造成CO2偏低，△m2偏低，故B正確；

C、若裝置內還有CO2氣體未被吸收，會造成△m2偏低，故C正確。因此合理選項是ABC。